AXS: A framework for fast astronomical data processing based on Apache Spark

Auteurs : Petar Zečević, Colin T. Slater, Mario Jurić, Andrew J. Connolly, Sven Lončarić, Eric C. Bellm, V. Zach Golkhou, Krzysztof Suberlack

arXiv: 1905.09034v1 - DOI (astro-ph.IM)

Résumé : We introduce AXS (Astronomy eXtensions for Spark), a scalable open-source astronomical data analysis framework built on Apache Spark, a widely used industry-standard engine for big data processing. Building on capabilities present in Spark, AXS aims to enable querying and analyzing almost arbitrarily large astronomical catalogs using familiar Python/AstroPy concepts, DataFrame APIs, and SQL statements. We achieve this by i) adding support to Spark for efficient on-line positional cross-matching and ii) supplying a Python library supporting commonly-used operations for astronomical data analysis. To support scalable cross-matching, we developed a variant of the ZONES algorithm \citep{there-goes_gray_2004} capable of operating in distributed, shared-nothing architecture. We couple this to a data partitioning scheme that enables fast catalog cross-matching and handles the data skew often present in deep all-sky data sets. The cross-match and other often-used functionalities are exposed to the end users through an easy-to-use Python API. We demonstrate AXS' technical and scientific performance on SDSS, ZTF, Gaia DR2, and AllWise catalogs. Using AXS we were able to perform on-the-fly cross-match of Gaia DR2 (1.8 billion rows) and AllWise (900 million rows) data sets in ~ 30 seconds. We discuss how cloud-ready distributed systems like AXS provide a natural way to enable comprehensive end-user analyses of large datasets such as LSST.

Soumis à arXiv le 22 Mai. 2019

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